[論文レビュー] GMASS Ultradeep Spectroscopy of Galaxies at z~2. III: The emergence of the color bimodality at z~2

P. Cassata, A. Cimatti+13 more|ArXiv.org|Apr 7, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 24被引用数 46

ひとこと要約

本研究では、GMASS調査のultradeep分光法および多波長photometryを用いて、z~2における1,021個の銀河の静止系(U-B)色分布を分析した。色の二峰性はz=2まで維持されており、質量が大きな赤セクション銀河（log(M/M☉)>10.1）は、徐々に球状で非活性なシステムに支配されるようになっている。一方、z>2における質量の大きな赤銀河の約25%は、形成赤方偏移z>3の非活性的進化を示しており、これは初期の星形成を示唆する。結果は、赤セクションが非活性な初期型にのみ占められているわけではないことを示しており、銀河進化モデルにおける仮定に疑問を呈する。

ABSTRACT

The aim of this work is to study the evolution of the rest frame color distribution of galaxies with the redshift, in particular in the critical interval 1.410.1, and we study their morphological and spectro-photometric properties. We show that the contribution to this sample of early-type galaxies, defined as galaxies with a spheroidal morphology and no star formation, decreases from 60-70% at z<0.5 down to ~50% at redshift z=2. At z>2 we still find red galaxies in the mass complete sample, even if the bimodality is not seen any more. About 25% of these red galaxies at z>2 are passively evolving, with the bulk of their stars formed at redshift z>`3.

研究の動機と目的

• 1.4<z<3の重要な赤方偏移範囲における銀河の静止系(U-B)色分布の進化を調査すること。
• 特に非活性な初期型システムの割合を特定することを目的とした、z~2における質量の大きな赤セクション銀河の物理的性質を解明すること。
• 局所的に観測された色の二峰性が、高赤方偏移でも既に存在しているか、および宇宙時間に伴うその進化を評価すること。
• ほこりによる減光および形態的汚染が、高赤方偏移における赤セクションを定義する上で果たす役割を評価すること。
• SEDフィッティング、形態的分析、分光データを組み合わせることで、質量の大きな銀河の形成赤方偏移を制限すること。

提案手法

• z>1.4の190個の銀河に対して、VLT/FORS2を用いたultradeep分光法をGMASS調査から取得し、残りの銀河についてはphotometric赤方偏移を補完する。
• HST/ACS（光学）からSpitzer/IRACおよびSpitzer/24 μm（中赤外）までの多波長photometryを組み合わせ、SEDおよび静止系色を導出する。
• SEDフィッティングを適用して、各銀河の星形成物質質量、星形成率（SSFR）、ほこりによる減光（AV）を推定する。
• 高分解能ACS画像を用いて銀河を形態的に分類し、初期型（球状）、スパイラル、不規則、検出不能の物体を区別する。
• 赤セクション銀河の質量完全サンプル（log(M/M☉)>10.1）を定義し、赤方偏移チャンク間での統計的比較を確実にする。
• BzK色選別を用いて非活性的進化銀河を特定し、低またはゼロの星形成活動を確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 色の二峰性が(U-B)対星形成物質質量平面に最初に現れる赤方偏移は何か。また、z~2においてもその二峰性は存在するか？
• RQ2 z~2における質量の大きな（log(M/M☉)>10.1）赤セクション銀河のうち、形態的に初期型または非活性的進化を示すものはどれくらいの割合を占めているか？
• RQ3 z~0からz~2にかけて、非活性な初期型銀河が赤セクションに与える寄与はどのように変化するか？
• RQ4 z>2に、質量が大きく、赤く、非活性な銀河の集団が顕著に存在するか。それらの星は主にいつに形成されたのか？
• RQ5 高赤方偏移において、赤セクションがほこりを含む星形成銀河やボーラス支配スパイラルでどれほど汚染されているか？

主な発見

• 静止系(U-B)対星形成物質質量平面における色の二峰性が、少なくともz=2まで維持されていることが確認され、赤セクションと青セクションの明確な分離が観察された。
• 初期型銀河（球状およびボーラス支配スパイラルを含む）が質量の大きな赤セクションに与える寄与は、z<0.5では約60–70%から、z=2では約50%に減少した。
• z>2では二峰性が失われたが、質量の大きな（log(M/M☉)>10.1）赤銀河の約25%は非活性的進化を示しており、SSFRは低く、AV<1であった。
• z>2におけるこれらの非活性的進化銀河は、星形成物質集団の年齢が0.5 Gyr以上であり、その大部分の星がz>3で形成されたことを示唆している。
• z>2における二峰性の低下は、非活性な赤銀河の数の減少と、ほこりを含む星形成銀河の数の増加に起因するとされる。
• 形態的分類によると、z>2における質量の大きな赤銀河の半数は球状であったが、残りの半数はzバンドで検出不能またはわずかにしか検出されず、形態的信頼性が制限された。